Europium (Eu)
lanthanideSolid
Nguyên tử khối chuẩn
151,964 uCấu hình electron
[Xe] 6s2 4f7Nhiệt độ nóng chảy
821,85 °CNhiệt độ sôi
1528,85 °CKhối lượng riêng
5240 kg/m³Trạng thái oxi hóa
0, +2, +3Độ âm điện (Pauling)
Không cóNăng lượng ion hóa (lần 1)
5,670385 eVNăm phát hiện
1896Bán kính nguyên tử
185 pmChi tiết
Europium is a lanthanide rare-earth metal with atomic number 63. It is chemically notable for the relative stability of both Eu³⁺ and Eu²⁺, a contrast to most lanthanides, which are dominated by the +3 state. This redox flexibility controls much of its mineral behavior and its optical technology. Europium is best known for intense, narrow luminescence from Eu³⁺ and Eu²⁺ ions in solid hosts, especially in phosphors and security materials.
As with other rare-earth metals, except for lanthanum, europium ignites in air at about 150 to 180°C. Europium is about as hard as lead and is quite ductile. It is the most reactive of the rare-earth metals, quickly oxidizing in air. It resembles calcium in its reaction with water. Bastnasite and monazite are the principal ores containing europium.
The name derives from the continent of Europe. It was separated from the mineral samaria in magnesium- samarium nitrate by the French chemist Eugène-Anatole Demarçay in 1896. It was also first isolated by Demarçay in 1901.
Europium was discovered by Eugène-Antole Demarçay, a French chemist, in 1896. Demarçay suspected that samples of a recently discovered element, samarium, were contaminated with an unknown element. He was able to produce reasonably pure europium in 1901. Today, europium is primarily obtained through an ion exchange process from monazite sand ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4), a material rich in rare earth elements.
Named after Europe. In 1890 Boisbaudran obtained basic fractions from samarium-gadolinium concentrates which had spark spectral lines not accounted for by samarium or gadolinium. These lines subsequently have been shown to belong to europium. The discovery of europium is generally credited to Demarcay, who separated the rare earth in reasonably pure form in 1901. The pure metal was not isolated until recent years.
Pure europium is a soft, silvery metal that tarnishes rapidly in air and can darken as oxide and hydroxide layers form. It is among the more reactive lanthanide metals and is usually stored under inert gas or oil to limit oxidation.
Europium is used chiefly as an activator ion in luminescent materials. Eu³⁺ gives red emission in many oxide and vanadate phosphors, while Eu²⁺ can give blue, green, or other emissions depending on the host lattice. These phosphors have been important in color television tubes, fluorescent lamps, light-emitting diodes, displays, and anti-counterfeiting inks. Europium-doped materials are also used as optical probes in analytical assays, taking advantage of sharp emission lines and long-lived excited states.
Europium is the most reactive of the rare earth elements. There are no commercial applications for europium metal, although it has been used to dope some types of plastics to make lasers. Since it is a good absorber of neutrons, europium is being studied for use in nuclear reactors.
Europium oxide (Eu2O3), one of europium's compounds, is widely used as a red phosphor in television sets and as an activator for yttrium-based phosphors.
Europium-doped plastic has been used as a laser material. With the development of ion-exchange techniques and special processes, the cost of the metal has been greatly reduced in recent years.
Isotopes in Geochronology
For more than 40 years, weapons-grade plutonium was manufactured by the Krasnoyarsk Mining and Chemical Combine in the now closed town of Krasnoyarsk Krai, Russia, using single-pass uranium-graphite production reactors [447] Z. G. Gritchenko, Y. V. Kuznetsov, V. K. Legin, V. N. Strukov. Radiochemistry44, 199 (2002).. Water from the Yenisei River was used for heat removal from the reactor core. Radioactively contaminated water was discharged into the Yenisei River and was a primary source of contamination of bottom sediments and floodland for hundreds of kilometers down gradient from the Krasnoyarsk Mining and Chemical Combine. In 2002, radioactive contamination of the bottom sediments and floodlands was composed primarily of 137Cs, 152Eu, 154Eu, and 60Co [447] Z. G. Gritchenko, Y. V. Kuznetsov, V. K. Legin, V. N. Strukov. Radiochemistry44, 199 (2002).. The decrease in the isotope-amount ratio n(154Eu)/n(152Eu) down the depth profiles (Fig. IUPAC.63.1) enables one to determine the age of bottom sediments and floodlands of the Yenisei River and calculate their average formation rates [447] Z. G. Gritchenko, Y. V. Kuznetsov, V. K. Legin, V. N. Strukov. Radiochemistry44, 199 (2002)..
Isotopes in Industry
Europium isotopes have been used in nuclear-control applications because they are good neutron absorbers [448] C. R. Hammond. “The elements”, in CRC Handbook of Chemistry and Physics, C. Press, Taylor & Francis Group (1998).. 152Eu (with a half-life of 13.5 years), which is produced by 151Eu via the neutron capture reaction 151Eu (n, γ) 152Eu, and 154Eu (with a half-life of 8.59 years) are used as reference sources for calibration in gamma ray spectroscopy (Fig. IUPAC.63.2) [449] K. V. Vimalnatha, M. K. Dasb, M. Ananthakrishnana, N. Ramamoorthy. Appl. Radiat. Isot.62, 17 (2005)..
Isotopes Used as a Source of Radioactive Isotope(s)
Reactions on 153Eu can produce the therapeutic radionuclide 153Sm (with a half-life of about 1.9 days) via fast neutron irradiation 153Eu (n, p) 153Sm [451] M. Al-Abyad, I. Spahn, S. Sudár, M. Morsy, M. N. H. Comsan, J. Csikai, S. M. Qaim, H. H. Coenen. Appl. Radiat. Isot.64, 717 (2006)..
Europium chemistry is dominated by ionic compounds of Eu³⁺, but Eu²⁺ compounds are unusually accessible for a lanthanide and resemble alkaline-earth compounds in size and behavior. Europium(III) oxide, Eu₂O₃, is a common source and phosphor precursor. Europium(II) oxide, EuO, is a ferromagnetic semiconductor studied in solid-state physics. Halides such as europium(III) chloride, EuCl₃, and europium(II) chloride, EuCl₂, illustrate the two main oxidation states. Complexes of Eu³⁺ with organic ligands are widely used for luminescence studies.
See more information at the Europium compound page.
Europium metal presents a fire and chemical hazard because finely divided material can oxidize readily and reacts with moisture and acids to release hydrogen, H₂. Soluble europium salts are not known to have a biological role and should be treated as toxicologically incompletely characterized heavy-metal compounds. Dusts and aerosols are the main practical exposure concern in laboratories and phosphor manufacture. Natural europium is only weakly radioactive through long-lived ¹⁵¹Eu.
Europium occurs dispersed in rare-earth minerals rather than as native metal. It is typically present in monazite, bastnäsite, xenotime, and related deposits, and it follows other trivalent rare earths during weathering and sediment transport. Its ability to exist as Eu²⁺ under reducing geological conditions produces europium anomalies in rocks and minerals, which are useful tracers of magmatic and crustal processes. It has no known essential biological function.
Europium is produced as a separated rare earth from mineral concentrates, not mined as a primary element. Its separation is helped by the distinctive Eu²⁺/Eu³⁺ redox chemistry, but high purity still requires solvent extraction or ion-exchange processing. Demand has historically been tied to red phosphors for lamps and displays; changes in lighting technology and improved phosphor efficiency have reduced some consumption. Recycling from spent fluorescent lamps and display phosphors is technically possible, but collection, contamination, and changing waste streams limit broad recovery. Supply is linked to the wider rare-earth industry and to by-product recovery decisions.
Europium has been identified spectroscopically in the sun and certain stars. Seventeen isotopes are now recognized. Europium isotopes are good neutron absorbers and are being studied for use in nuclear control applications.
Europium is a rare element in the universe. Its stable isotopes are made mainly by neutron-capture nucleosynthesis, with the rapid r-process especially important. Because its spectral lines can be measured in old stars, europium is often used by astronomers as a tracer of r-process enrichment. In planetary materials it is lithophile and usually remains in oxide and silicate phases rather than metallic cores.
- Europium is one of the few lanthanides that commonly forms stable divalent compounds.
- Eu²⁺ can substitute for Ca²⁺ or Sr²⁺ in many phosphor host lattices.
- Europium anomalies help identify plagioclase fractionation in igneous rocks.
- The red emission of Eu³⁺ is extremely narrow compared with many organic dyes.
- EuO becomes ferromagnetic at low temperature.
Hình ảnh
Tính chất
Vật lý
- Bán kính nguyên tử (thực nghiệm)
- 185 pm So sánh Bán kính nguyên tử (thực nghiệm) của tất cả nguyên tố →
- Bán kính cộng hóa trị
- 198 pm So sánh Bán kính cộng hóa trị của tất cả nguyên tố →
- Bán kính van der Waals
- 233 pm So sánh Bán kính van der Waals của tất cả nguyên tố →
- Khối lượng riêng
- 5240 kg/m³ So sánh Khối lượng riêng của tất cả nguyên tố →
- Thể tích mol
- 0,0289 L/mol
- Pha ở STP
- Rắn So sánh Pha ở STP của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt độ nóng chảy
- 821,85 °C So sánh Nhiệt độ nóng chảy của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt độ sôi
- 1528,85 °C So sánh Nhiệt độ sôi của tất cả nguyên tố →
- Độ dẫn nhiệt
- 13,9 W/(m·K) So sánh Độ dẫn nhiệt của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt dung riêng
- 0,182 J/(g·K) So sánh Nhiệt dung riêng của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt dung mol
- 27,66 J/(mol·K) So sánh Nhiệt dung mol của tất cả nguyên tố →
- Cấu trúc tinh thể
- Lập phương tâm khối So sánh Cấu trúc tinh thể của tất cả nguyên tố →
Hóa học
- Ái lực electron
- 0,116 eV
- Năng lượng ion hóa (lần 1)
- 5,670385 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 1) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 2)
- 11,240039 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 2) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 3)
- 24,840086 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 3) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 4)
- 42,940148 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 4) của tất cả nguyên tố →
- Năng lượng ion hóa (lần 5)
- 63,200218 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 5) của tất cả nguyên tố →
- Trạng thái oxi hóa
- 0, +2, +3 So sánh Trạng thái oxi hóa của tất cả nguyên tố →
- Electron hóa trị
- 3 So sánh Electron hóa trị của tất cả nguyên tố →
- Cấu hình electron
- [Xe] 6s2 4f7
Nhiệt động lực học
- Nhiệt nóng chảy
- 0,09535161 eV So sánh Nhiệt nóng chảy của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt hóa hơi
- 1,824118 eV So sánh Nhiệt hóa hơi của tất cả nguyên tố →
- Nhiệt thăng hoa
- 1,886304 eV
- Nhiệt nguyên tử hóa
- 1,886304 eV
- Enthalpy nguyên tử hóa
- 1,838628 eV
Hạt nhân
- Proton
- 63 So sánh Proton của tất cả nguyên tố →
- Neutron
- 88 So sánh Neutron của tất cả nguyên tố →
- Các đồng vị đã biết
- 41 So sánh Các đồng vị đã biết của tất cả nguyên tố →
- Đồng vị bền
- 0 So sánh Đồng vị bền của tất cả nguyên tố →
- Đồng vị bền nhất
- Eu-151
- Năm phát hiện
- 1896
Độ phổ biến
- Độ phổ biến (vỏ Trái Đất)
- 2 mg/kg So sánh Độ phổ biến (vỏ Trái Đất) của tất cả nguyên tố →
- Độ phổ biến (đại dương)
- 1,3 × 10−7 mg/L So sánh Độ phổ biến (đại dương) của tất cả nguyên tố →
Cấu trúc tinh thể
- Hằng số mạng a
- 461 pm
Cấu trúc electron
- Số electron trong mỗi lớp
- 2, 8, 18, 25, 8, 2 So sánh Số electron trong mỗi lớp của tất cả nguyên tố →
Mã định danh
- Số CAS
- 7440-53-1 So sánh Số CAS của tất cả nguyên tố →
- Ký hiệu số hạng
- 8S°7/2
- InChI
- InChI=1S/Eu
- Khóa InChI
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N
Cấu hình electron Đo đạc
Eu: 4f⁷ 6s²[Xe] 4f⁷ 6s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f⁷ 6s²Mô hình nguyên tử
Các đồng vị khác nhau về số neutron, khối lượng và độ bền — không khác nhau về cấu hình electron của nguyên tử trung hòa.
Mô hình nguyên tử minh họa, không theo tỷ lệ.
Dấu vân tay nguyên tử
Phổ phát xạ / hấp thụ
Phân bố đồng vị
Không có đồng vị bền.
| Số khối | Khối lượng nguyên tử (u) | Độ phổ biến tự nhiên | Chu kỳ bán rã |
|---|---|---|---|
| 153 Phóng xạ | 152,921238 ± 0,0000018 | 52,1900% | 550 Py |
| 134 Phóng xạ | 133,9464 ± 0,00032 | Không có | 500 ms |
| 169 Phóng xạ | 168,961717 ± 0,000537 | Không có | 420 ms |
| 133 Phóng xạ | 132,94929 ± 0,00032 | Không có | 200 ms |
| 168 Phóng xạ | 167,957863 ± 0,000429 | Không có | 200 ms |
Pha / Trạng thái
Lý do: thấp hơn nhiệt độ nóng chảy (821,85 °C) một lượng 796,9 °C
Sơ đồ minh họa, không theo tỷ lệ
Điểm chuyển pha
Năng lượng chuyển pha
Năng lượng cần để làm nóng chảy 1 mol tại nhiệt độ nóng chảy
Năng lượng cần để hóa hơi 1 mol tại nhiệt độ sôi
Năng lượng cần để làm thăng hoa 1 mol tại nhiệt độ thăng hoa
Khối lượng riêng
Ở điều kiện chuẩn
Ở điều kiện chuẩn
Phổ nguyên tử
Đang hiển thị 10 trên 63. Sắp xếp theo điện tích ion (tăng dần).
Dữ liệu vạch phổ ?
| Ion | Điện tích | Tổng số vạch | Xác suất chuyển mức | Ký hiệu mức năng lượng |
|---|---|---|---|---|
| Eu I | 0 | 350 | 152 | 343 |
| Eu II | +1 | 218 | 13 | 13 |
| Eu III | +2 | 229 | 0 | 0 |
Dữ liệu mức năng lượng ?
| Ion | Điện tích | Mức năng lượng |
|---|---|---|
| Eu I | 0 | 592 |
| Eu II | +1 | 163 |
| Eu III | +2 | 118 |
| Eu IV | +3 | 13 |
| Eu V | +4 | 2 |
| Eu VI | +5 | 2 |
| Eu VII | +6 | 2 |
| Eu VIII | +7 | 2 |
| Eu IX | +8 | 2 |
| Eu X | +9 | 2 |
Bán kính ion
| Điện tích | Phối trí | Spin | Bán kính |
|---|---|---|---|
| +2 | 6 | Không có | 117 pm |
| +2 | 7 | Không có | 120 pm |
| +2 | 8 | Không có | 125 pm |
| +2 | 9 | Không có | 130 pm |
| +2 | 10 | Không có | 135 pm |
| +3 | 6 | Không có | 94.69999999999999 pm |
| +3 | 7 | Không có | 101 pm |
| +3 | 8 | Không có | 106.60000000000001 pm |
| +3 | 9 | Không có | 112.00000000000001 pm |
Hợp chất
Đồng vị (5)
| Số khối | Khối lượng nguyên tử (u) | Độ phổ biến tự nhiên | Chu kỳ bán rã | Kiểu phân rã | |
|---|---|---|---|---|---|
| 153 Phóng xạ | 152,921238 ± 0,0000018 | 52,1900% ± 0,0600% | 550 Py | IS =52.19±0.6% | |
| 134 Phóng xạ | 133,9464 ± 0,00032 | Không có | 500 ms | β+ =100%β+p =? | |
| 169 Phóng xạ | 168,961717 ± 0,000537 | Không có | 420 ms | β- ? | |
| 133 Phóng xạ | 132,94929 ± 0,00032 | Không có | 200 ms | β+ ?β+p ? | |
| 168 Phóng xạ | 167,957863 ± 0,000429 | Không có | 200 ms | β- =100%β-n ? |
Tính chất mở rộng
Bán kính cộng hóa trị (mở rộng)
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö)
- 168 pm
- Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết đôi)
- 134 pm
Bán kính van der Waals
- Alvarez
- 287 pm
- UFF
- 349,3 pm
- MM3
- 294 pm
Bán kính nguyên tử và kim loại
- Bán kính nguyên tử (Rahm)
- 280 pm
Các thang đánh số
- Mendeleev
- 25
- Pettifor
- 18
- Glawe
- 17
Các thang độ âm điện
- Ghosh
- 0
- Miedema
- 3
- Gunnarsson–Lundqvist
- 3
- Robles–Bartolotti
- 2
Độ phân cực hóa và tán sắc
- Độ phân cực hóa lưỡng cực
- 184 a.u.
- Độ phân cực hóa lưỡng cực (độ không đảm bảo)
- 20 a.u.
- C₆ (Gould–Bučko)
- 2940 Ha·Bohr6
Thông số Miedema
- Thể tích mol Miedema
- 19,97 cm3/mol
- Mật độ electron Miedema
- 2
Rủi ro nguồn cung và kinh tế
- Mức độ tập trung sản xuất
- 97
- Rủi ro nguồn cung tương đối
- 10
- Phân bố trữ lượng
- 50
- Ổn định chính trị (quốc gia sản xuất lớn nhất)
- 24
- Ổn định chính trị (quốc gia có trữ lượng lớn nhất)
- 24
Chuyển pha và các dạng thù hình
| Nhiệt độ nóng chảy | 1095,15 K |
| Nhiệt độ sôi | 1802,15 K |
Phân loại trạng thái oxi hóa
Dữ liệu tham khảo chuyên sâu
Hằng số chắn (13)
| n | Orbital | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 1,2391 |
| 2 | p | 4,282 |
| 2 | s | 16,5292 |
| 3 | d | 13,7472 |
| 3 | p | 19,716 |
| 3 | s | 20,1318 |
| 4 | d | 34,0592 |
| 4 | f | 38,68 |
| 4 | p | 31,1252 |
| 4 | s | 30,132 |
Chi tiết bán kính tinh thể (9)
| Điện tích | CN | Spin | rcrystal (pm) | Nguồn gốc |
|---|---|---|---|---|
| 2 | VI | 131 | ||
| 2 | VII | 134 | ||
| 2 | VIII | 139 | ||
| 2 | IX | 144 | ||
| 2 | X | 149 | ||
| 3 | VI | 108,7 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | VII | 115 | ||
| 3 | VIII | 120,6 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | IX | 126 | from r^3 vs V plots, |
Các kiểu phân rã đồng vị (63)
| Đồng vị | Chế độ | Cường độ |
|---|---|---|
| 130 | p | 100% |
| 130 | B+ | — |
| 130 | B+p | — |
| 131 | p | 89% |
| 131 | B+ | — |
| 131 | B+p | — |
| 132 | B+ | — |
| 132 | B+p | — |
| 132 | p | 0% |
| 133 | B+ | — |
Hệ số tán xạ tia X (514)
| Năng lượng (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 0,18583 |
| 10,1617 | — | 0,19489 |
| 10,3261 | — | 0,20439 |
| 10,4931 | — | 0,21435 |
| 10,6628 | — | 0,22479 |
| 10,8353 | — | 0,23529 |
| 11,0106 | — | 0,24598 |
| 11,1886 | — | 0,25716 |
| 11,3696 | — | 0,26817 |
| 11,5535 | — | 0,27854 |
Dữ liệu bổ sung
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
2.0 milligrams per kilogram
Tài liệu tham khảo (1)
- [5] Europium https://education.jlab.org/itselemental/ele063.html
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
1.3×10-7 milligrams per liter
Tài liệu tham khảo (1)
- [5] Europium https://education.jlab.org/itselemental/ele063.html
Sources
Sources of this element.
Europium has been identified spectroscopically in the sun and certain stars. Seventeen isotopes are now recognized. Europium isotopes are good neutron absorbers and are being studied for use in nuclear control applications.
Tài liệu tham khảo (1)
- [6] Europium https://periodic.lanl.gov/63.shtml
Production
Production of this element (from raw materials or other compounds containing the element).
Europium is now prepared by mixing Eu2O3 with a 10%-excess of lanthanum metal and heating the mixture in a tantalum crucible under high vacuum. The element is collected as a silvery-white metallic deposit on the walls of the crucible.
Tài liệu tham khảo (1)
- [6] Europium https://periodic.lanl.gov/63.shtml
Tài liệu tham khảo
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Europium.
The element property data was retrieved from publications.